Novos sistemas de embalagens antimicrobianas para alimentos utilizando bacteriófagos

Abstract

Apesar dos esforços para diminuir os níveis de patogénicos presentes nos alimentos, estes persistem causando graves problemas na saúde humana e um grande impacto na economia. Paralelamente várias questões ambientais são levantadas como, por exemplo, a não biodegradabilidade das embalagens sintéticas e a impossibilidade de reciclar algumas das embalagens usadas atualmente. Nesse sentido os revestimentos e filmes ativos tendo por base biopolímeros e aditivos tem sido sugeridos como uma das soluções para a indústria alimentar. Neste trabalho, foram desenvolvidos sistemas de embalagens ativas utilizando bacteriófagos, ou fagos, (vírus que infetam especificamente bactérias, sendo estes inofensivos aos seres humanos, animais e plantas), com o objetivo de efetuar uma libertação controlada de fagos, e assim possibilitar o aumento do tempo de prateleira de produtos alimentares. As estratégias antimicrobianas para combater os patogénicos alimentares com recurso a fagos têm tido resultados promissores em vários estudos realizados em animais e alimentos. Uma das grandes vantagens da sua utilização é sua eficácia antimicrobiana para patogénicos resistentes a antibióticos. Concretamente, foi estudada a possibilidade de incorporação de fagos em duas matrizes, sendo a primeira constituída por 1,5% de alginato e 0,5% de glicerol e, a segunda por 1,5% de quitosano e 0,5% de glicerol preparado em uma solução de 1% de ácido lático. O processo tinha em vista a aplicação dos revestimentos e filmes numa película absorvente comummente utilizada em embalagens cárneas, uma vez o fago escolhido, PF7A, é específico para Pseudomonas fluorescens, bactérias que estão associadas à deterioração de carnes. Após a realização dos testes de viabilidade do processo, verificou-se que o processo proposto é possível quando se incorpora o fago em matrizes alginato, enquanto para o quitosano o processo não apresenta viabilidade. O resultado negativo é justificado pelo baixo pH da solução de quitosano obtida e pelas interações electroestáticas do polímero carregado positivamente com as cargas negativas da cápside do fago. Após o estudo da viabilidade do processo, os revestimentos e filmes com e sem fago obtidos foram avaliados em diversos parâmetros de modo a perceber se a presença de fago influenciava de alguma maneira os mesmos. Para revestimentos foi avaliada a viscosidade e a tensão superficial bem como os coeficientes de adesão, coesão e espalhamento dos revestimentos na superfície. Para os filmes foi determinada a espessura, os parâmetros de cor e opacidade, hidrofobicidade, as propriedades mecânica e de transporte, assim como, a espetroscopia por infravermelho com transformada de Fourier. Assim, foi possível concluir, que além do processo ser possível para a matriz de alginato, o fago não influenciou nenhum dos parâmetros estudados.

In spite of the efforts made to decrease the levels of patogens existent in food, these continue to cause severe damages to human health and therefore have a huge economic impact. Sideways, there are several environmental questions such as the synthetic non-biodegradable packaging and the inability to recycle some of the packing used. In order to resolve these problems, the active coatings and films based on polymers and additives have been suggested as one of solutions for the food industry. In this study, active packaging systems using bacteriophages, or phages, (viruses which specifically infect bacteria but are harmless to humans, animals and plants) have been developed with the aim of achieving a controlled release of phage, and so enable increased shelf-food products. The antimicrobial strategies for combating food pathogens using phages have had promising results in several studies performed in animals and food. One of the great advantages of using it is their antimicrobial effectiveness for antibiotic-resistant pathogens. During this study, it has been investigated the possibility of phage incorporation was studied in two arrays, the first being composed of 1.5% alginate and 0.5% glycerol and the second for 1.5% chitosan and 0.5% glycerol prepared in a 1% solution of lactic acid. The process had for the application of coatings and films in an absorbing film commonly used in meat packaging, since the chosen phage, PF7A, is specific to Pseudomonas fluorescens bacteria that are associated with the deterioration of meat. After completion of the feasibility tests, it was found that the proposed process is possible when the phage is incorporated in alginate matrices, while for chitosan process has no viability. This negative result is justified by the low pH of the chitosan solution obtained and the electrostatic interactions of the positively charged polymer with negative charges of the phage capsid. After the process of the feasibility study, the coatings and films with and without phage obtained were evaluated on various parameters so as to realize the presence of phage in some way influenced the same. For coatings viscosity and surface tension as well as the membership coefficient, cohesion and spread on the surface of the coatings was evaluated. For films were determined thickness, the color and opacity parameters, hydrophobicity, the mechanical and transport properties, as well as infrared spectroscopy with Fourier transform. Thus, it was concluded that besides the process is possible for the alginate matrix, the phage did not influence any of the studied parameters.